水通过细胞膜的扩散现象称为渗透作用

　细胞膜对大部分的物质都具有阻碍性，并非完全通透的，即它能让某些物质通过，也能阻挡某些物质的通过，所以细胞膜又被称为“选择性细胞膜”。因此，细胞膜可说是具有控制物质进出细胞的功能，对进出细胞的物质具有选择性，物质进出细胞的方式有许多种。下列叙述两种简单又不需要能量帮忙的物质进出细胞的方式：

1. 扩散作用

　　在同一温度下，分子的运动的方向是由分子浓度较高的地方往浓度较低的地方运动，这种现象称为扩散作用，例如在一杯水中滴入红色染液，于开始时只有滴染液的部位呈现红色，其他部位的水仍是无色；随时间继续观察，可看到红色染液从原来滴入处慢慢向四周扩散，终于整杯水均成红色；此外，一家烤肉时四邻皆可闻到香味，此种香味四溢也是扩散作用。扩散作用是一种自然发生的现象，它不必藉外界力量即可发生；例如上述例子，一杯水中的染液，不必藉搅拌，即可扩散到整杯水；烤肉香味不必藉风吹，即可四处飘香；如果有外力参与，如搅拌、风吹，则会加速扩散。

　　特定的小分子，例如水、气体分子（如二氧化碳、氧气）可藉扩散作用通过细胞膜，而进出细胞。扩散作用是自然发生的现像，并不需要能量来推动。

　　大部份的生物都需要氧气才能生存，地球上空气的组成中20%是氧气，植物的光合作用是产生氧气的主要来源，生物利用各种方式，从空气中获得氧气，例如：水中小生物（包括水螅、藻类、变形虫、原生虫类等） 的构造简单，在水中直接利用扩散作用获得氧气后进入体细胞；呼吸作用后所产生的二氧化碳或代谢废物，也可以利用扩散作用直接排出体外。至于植物和动物则利用呼吸器官获得到氧气或排除二氧化碳，经由循环系统将气体运送进入或带离每一个细胞。

2. 渗透作用

　　水通过细胞膜的扩散现象称为渗透作用。例如在一U形管的中央部位，放入一种可让溶剂分子通过而溶质分子不能通过的膜，将U形管分隔成相等的两部分；再以等量的纯水和蔗糖水分别注入膜的两边：由于蔗糖分子不能通过中央的膜，而水分子可以通过；且纯水的水分子浓度高于糖水。于是，水从水分子较多的纯水部分通过膜而扩散到水分子较少的糖水中。结果U形管中糖水的一边体积随水分子的流入而逐渐增加，纯水的一边体积就相对地减少。这种水分子通过膜而扩散的现象称为渗透 （图2-4-2）。渗透是水从水分子浓度高的区域自由通过细胞膜到达水分子低浓度区域；此现象与扩散作用相同，是自然发生的，因此也是不需要能量参与。

　　至于不同溶液中的细胞均有渗透现象，例如把红血球放入水中，水即渗透进入红血球，致使红血球过度膨胀而破裂。植物根细胞虽然亦可藉渗透作用从土壤中吸取大量水分，可是因其细胞外围有细胞壁包围着，细胞壁的主要成分是纤维素，具韧性不易破裂，所以可防止细胞因吸水过度膨胀而破裂，又细胞壁具有孔隙，可让大部分物质自由通过。